Міністерство освіти і науки України
Національний університет
Львівська політехніка
кафедра АТХП
Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати
Інструкція до лабораторної роботи №11
з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади”
для базового напрямку підготовки 6.0922500
“Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології
Затверджено
на засіданні кафедри
автоматизація теплових
і хімічних процесів
Протокол №____від_______
Львів 2002
Дослідження методу змінного перепаду тиску для вимірювання витрати. Інструкція до лабораторної роботи №11 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту (Львівська політехніка(, 2002. - 7 с.
Укладач: Кріль Б.А., доцент
Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор
Рецензенти: Савицький В.К. ,
Вашкурак Ю.З.
Мета роботи - ознайомитись з принципом дії витратомірів змінного перепаду тиску; виміряти витрату тиску за допомогою нормальних звужуючих пристроїв : діафрагм, сопла і сопла Вентурі; порівняти між собою ці три звужуючі пристрої, визначити втрату тиску на кожному з них і оцінити точність вимірювання витрати.
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МЕТОДУ
Найбільш поширеним методом вимірювання витрати рідин, газів і пари є метод змінного перепаду тисків. Вимірювання витрати цим методом базується на вимірюванні потенціальної енергії речовини, що протікає через місцеве звуження в трубопроводі. Мірою витрати є перепад тисків на місцевому звуженні, який вимірюється вторинним приладом - дифманометром.
На рис.1 наведена принципова схема такого витратомірного компонента.
У вимірювальній техніці в якості звужуючих пристроїв застосовуються діафрагми, сопла і сопла Вентурі.
Звуження потоку (рис.2) починається до діафрагми чи сопла, а його максимальне звуження, під дією сил інерції, відбувається на деякій, незначній відстані за ними. Потім потік повністтю розширюється, займаючи весь переріз трубопроводу.
Тиск потоку біля стінки трубопроводу перед звуженням в деякій мірі підвищується (Р1) і понижується до мінімального значення на звужуючому пристрої, в самому вузькому перерізі струминки (P’2). Потім, в міру розширення струминки, тиск потокубіля стінки знову підвищується, але не досягає попереднього значення. Втрати частини тиску (РТ) або невідновна втрата тиску пояснюється в основному втратою енергії на тертя і завихрення.
Різниця тисків () називають перепадом тисків, який і є мірою витрати речовини, що протікає через трубопровід.
Характер потоку і розподіл тисків однаковий для всіх видів звужуючих пристроїв, тому теорія і основні рівняння для них також однакові. Відрізняються лише деякі коефіцієнти в цих рівняннях, визначення яких здійснюється експериментальним шляхом.
Залежність між витратою речовини і перепадом тиску можна встановити виходячи з рівняння Бернуллі (1) і рівняння нероздільності струминки (2),
(1)
; (2)
де -відповідно густина розчину, площа прохідного отвору звужуючого пристрою, середня швидкість потоку і абсолютний тиск в даному перерізі (А-А) і (В-В) (рис.2).
Розв’язуючи систему рівнянь (1) і (2), отримуємрівняння витрати рідин, пари і газів в об’ємному і часовому виразах:
(3)
(4)
(5)
де -коефіцієнт витрати; -поправка на розширення газоподібного середовища при проходженні його через звужуючий пристрій ( для рідини рівне 1); -діаметр отвору звужуючого пристрою, [м] при температурі Т; -густини середовища відповідно в робочих умовах і приведених до нормальних умов (Тн=293.15 К, Рн=101325 Па);
-перепад тиску на звужуючому пристрої [Па]; -об’ємна витрата в робочих умовах [м3/с]; -масова витрата [кг/с]; -об’ємна витрата при нормальних умовах [нм3/с].
Розрахунок витрати проводять за стандартною методикою, на основі Правил вимірювання витрати газів і рідин стандартнми звужуючими прист...